鲁春艳，万长东，田 菲

（苏州市职业大学机电工程学院，江苏 苏州215100）

1 引言

拓扑优化是在设计区域内寻找结构的最佳材料分布的优化技术，已成为复杂结构和部件优化的关键技术［1］。巴哈赛车是一种小型越野车，其行驶环境十分恶劣。车架是承载基体，在比赛过程中不仅需要有足够的强度和刚度以承受载荷和冲击，还需要有较高的动态振动频率避免共振，同时轻量化的车架可提高赛车的动力性和经济性。因此在对车架进行拓扑优化时，需要综合考虑多个性能目标。为解决多目标的优化问题需要协调多个目标并进行综合权衡，工程中经常采用折衷规划法，将多个子目标函数加权，归一成一个单目标函数。

在多目标拓扑优化时，子目标权重系数的选择直接影响最终的拓扑结构。目前常用的方法有经验法、层次分析法［2］和正交试验法［3］。经验法是由决策者根据经验赋予权重系数；层次分析法是通过对比子目标之间的重要程度构建决策矩阵，从而求出权重系数。这两者都属于主观赋值范畴，对评价结果的准确性有一定的影响。正交试验法是通过对子目标设置多组权重值，利用正交表进行试验得出最优权重组合，能避免决策者主观因素对权重的影响，但是计算量比较大［4］。

为实现巴哈赛车车架的轻量化设计，选择四种车架的典型工况为刚度优化目标，以及前六阶模态固有频率为动态特性目标，采用折衷规划法，运用灰色……